Curriculum dell'attività scientifica e didattica - GIUSEPPE CARBONE - Poliba
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Curriculum
dell’attività scientifica e didattica
GIUSEPPE CARBONE
Pagina 1 di 40INDICE
CURRICULUM VITAE ........................................................................................................3
NOTIZIE GENERALI.........................................................................................................3
ATTIVITÀ DIDATTICA .................................................................................................. 14
ATTIVITÀ SCIENTIFICA ............................................................................................... 17
PUBBLICAZIONI .............................................................................................................. 27
2CURRICULUM VITAE
Prof. Ing. Giuseppe CARBONE
Professore Ordinario di Meccanica Applicata alle Macchine
Ufficio
Dipartimento di Meccanica, Matematica e Management
Politecnico di Bari
V.le Japigia 182
70126 Bari - Italy
Tel. +39 080 596 2746
Mob.
Fax. +39 080 596 2777
E-mail: giuseppe.carbone@poliba.it
Web site: http://tribolab.poliba.it
Abitazione
Indici Bibliometrici alla data del 04-12-2018
Scopus H-index: 29
Scopus Contemporary H-index: 20
Scopus Totale Citazioni: 2377
Numero lavori indicizzati Scopus: 136 di cui 111 su rivista internazionale.
Web of Science H-Index: 25
Web of Science Contemporary H-Index: 20
Web of Science Totale Citazioni: 2006
Numero lavori indicizzati Web of Science: 122 di cui 108 su rivista internazionale.
Orcid ID: https://orcid.org/0000-0002-8919-6796
Web of Science Researcher ID: http://www.researcherid.com/rid/G-7816-2011
Scopus Researcher ID: http://www.scopus.com/authid/detail.url?authorId=35239801500
Google scholar: http://scholar.google.it/citations?user=uwXISbIAAAAJ&hl=it
ResearchGate https://www.researchgate.net/profile/Giuseppe Carbone2/
3NOTIZIE GENERALI
Luogo e data di nascita
Esperienze e opportunità lavorative in ambito accademico
Dal 10 settembre 2016 Professore Ordinario nel SC 09/A2 – Meccanica Applicata alle
Macchine, SSD ING-IND/13.
dal 27/04/2012 al 26-04-2012 Professore Associato (confermato dal 27/04/2015) di
Meccanica Applicata alle Macchine presso la I Facoltà di Ingegneria del Politecnico di Bari
dal 01/11/2001 al 26/04/2012 Ricercatore (confermato dal 1 novembre 2004) di Meccanica
Applicata alle Macchine presso la I Facoltà di Ingegneria del Politecnico di Bari;
dicembre 2010 - Idoneo nella valutazione comparativa per professore associato in Meccanica
Applicata alle Macchine;
febbraio 2007 - Vincitore di una selezione per titoli ed esami per una posizione di docenza
University Docent UD presso il Department of Mechanical Engineering della Eindhoven
University of Technology. Il prof. Carbone ha rinunciato a tale posizione per mantenere quella
di Ricercatore presso il Politecnico di Bari.
Formazione
febbraio 2002 - Dottorato di Ricerca in Ingegneria dei Sistemi avanzati di Produzione conseguito
presso del Politecnico di Bari, discutendo una tesi dal titolo “Shifting Dynamics in Continuously
Variable Transmission” ;
prima sessione 1998 Abilitazione alla Professione di Ingegnere, votazione complessiva
150/160;
febbraio 1998 - Laurea in Ingegneria Meccanica, votazione 110/110 e lode conseguita
presso il Politecnico di Bari, discutendo la Tesi di laurea ad indirizzo Macchine e Trazione nella
disciplina Meccanica dell’Autoveicolo dal titolo “Studio in Transitorio di una Trasmissione con Variazione
Continua del Rapporto” relazionata dai Proff. Luigi Mangialardi e Giacomo Mantriota;
Associazioni:
Membro del consiglio direttivo dell’Associazione Italiana di Tribologia
Membro della American Society of Mechanical Engineering
Membro dell’IFTOMM - International Federation for the Promotion of Mechanism and
Machine Science
Membro dell’ordine Professionale degli Ingegneri della Provincia di Bari
Attività di collaborazione e di ricerca con Università e Centri di Ricerca italiani e esteri
dal 16 novembre 2017 è Visiting Professor at University of North Texas – Texas –USA.
dal 4 agosto 2015 è Associato all’Istituto di Fotonica e Nanotecnologie – UOS Bari del
CNR per un periodo di quattro anni per partecipare al programma “Sviluppo applicazioni di
sorgenti laser infrarosse a cascata quantica a fibra ottica e di potenza”, con riferimento alla
commessa MD.P03.011 modulo di attività della commessa MD.P03.011.005.
dal 24 febbraio 2015 è Permament Academic Visitor presso l’Imperial College London con
codice CID 1012725, ;
01 Ottobre 2015 è Componente del Committee di valutazione tesi di dottorato dal titolo
“Modélisation du contact entre matériaux hétérogénes: application au contat aube/disque”
presso la Institute National Des Sciences Appliquée, Lyon – France.
26 Gennaio 2015 è Componente del Committee di valutazione tesi di dottorato dal titolo
“Advanced CVT Modeling and Control” presso la Technische Universiteit Eindhoven, Eindhoven–
Paesi Bassi.
4 5 Maggio 2014 è Componente del Committee di valutazione tesi di dottorato dal titolo “Local
rheology of lubricants in the elastohydrodynamic regime” presso Imperial College London, London –
UK.
Dal 30 novembre 2011 è Componente del gruppo di lavoro sulle nanotecnologie della
Scuola Interpolitecnica di Dottorato (università coinvolte: Politecnico di Bari, Politecnico di
Milano, Politecnico di Torino)
5 novembre 2008 – 28 febbraio 2009, è invitato come Visiting Professor dal Dr. B.N.J. Persson
presso il Forschungszentrum-Juelich, Institute of Solid State Research. Oggetto dell’attività di
ricerca: Micro- and nano- tribology.
1 ottobre – 31 dicembre, 2007, è Visiting Professor del Department of Mechanical
Engineering, Control Systems Technology Group della Eindhoven University of Technology, invitato
dal Prof. M. Steinbuch. Oggetto dell’attività di ricerca: la Dinamica dei variatori CVT. Campi di
applicazioni: trasmissioni automatiche innovative.
da febbraio 2007 a febbraio 2009 è stato Componente del Committee di valutazione tesi di
dottorato nell’ambito del Dottorato di Ricerca in Manufacturing Systems and Robotics presso la Ecole
Polytechnique Fédérale de Lausanne, Lausanne – Svizzera.
26 settembre – 26 dicembre 2005 è Visiting Scientist invitato dal Prof. M. Steinbuch e dal Dr.
P.A. Veenhuizen presso il Department of Mechanical Engineering, Control Systems Technology
Group della Eindhoven University of Technology, per attività di ricerca, prevalentemente di tipo
sperimentale, sulle Trasmissioni a Variazione Continua del Rapporto - CVT. Campi di applicazioni:
trasmissioni automatiche innovative.
18 settembre – 7 ottobre, 2006, Visiting Scientist invitato dal Dr. B.N.J. Persson presso il
Forschungszentrum-Juelich, Institute of Solid State Research. Oggetto dell’attività di ricerca:
Tribological behaviour of viscoelastic solids. Campi di applicazioni: comportamento meccanico degli
adesivi;
28 novembre – 10 dicembre, 2005, Visiting Scientist invitato dal prof. Steinbuch presso
Eindhoven University of Technology, Department of Mechanical Engineering – Control
System Technology Group. Oggetto dell’attività di ricerca: CVT dynamics: theory and experiments.
Campi di applicazioni: trasmissioni automatiche innovative;
22 – 31 agosto 2005 è Visiting Scientist, invitato dal prof. Erio Tosatti, presso il Gruppo di
Condensed Matter della SISSA (Scuola Internazionale di Studi Superiori Avanzati) di Trieste per
attività di ricerca in Tribologia;
3 dicembre 2004 – 28 febbraio 2005, è Research Fellow invitato dal Dr. B.N.J. Persson presso
la divisione Theory I dell’Institute of Solid State Research dello Juelich Research Centre
(Forschungszentrum Jülich – IFF – Theory I), e fruisce della relativa borsa di studio (Helmholtz
Stipendium) finalizzata ad attività di ricerca nell’ambito: Mechanical Behavior of Viscoelastic Materials.
Campi di applicazione: attrito e usura dei materiali polimerici;
18 agosto – 10 settembre, 2004, Visiting Scientist invitato dal Dr. B.N.J. Persson presso il
Forschungszentrum-Juelich, Institute of Solid State Research 52425 Juelich, Germany. Oggetto
della attività di ricerca: Crack propagation in viscoelastic solids. Campi di applicazione: attrito e
cedimento negli pneumatici e negli adesivi;
3 – 28 febbraio 2004, Visiting Scientist invitato dal Dr. B.N.J. Persson presso il
Forschungszentrum-Juelich, Institute of Solid State Research 52425 Juelich, Germany. Oggetto
della attività di ricerca: Effect of surface morphology on the adhesion thin elastic layers. Campi di
applicazione: rivestimenti protettivi, bio-adesivi;
18 settembre – 17 ottobre 2003, Visiting Scientist invitato dal Dr. B.N.J. Persson presso il
Forschungszentrum-Juelich, Institute of Solid State Research 52425 Juelich, Germany. Oggetto
dell’attività di ricerca: Contact Mechanics in Wet Microcontacts – Dewetting Transition. Campi di
applicazione: tenute, contatto vetro-materiale polimerico nei tergi-cristalli, lenti a contatto;
5Principali aree di interesse scientifico
Tribologia, microtribologia, lubrificazione, attrito, adesione, meccanica del contatto;
Biomimetica
Trasmissioni a variazione continua del rapporto di velocità: belt CVT, chain CVT e Toroidal
Traction Drives
Meccanica delle vibrazioni e dinamica del veicolo
Attività di collaborazione con riviste scientifiche internazionali e congressi internazionali
E’ Founding Associate Editor della Tribology Section della rivista Frontiers in Mechanical
Engineering
E’ Associate Editor della rivista Chaos Solitons & Fractals, IF 1.455 Elsevier.
E’ Guest Editor dello special issue Adhesion, Friction and Lubrication of Viscoelastic Materials, della
rivista Lubricant, MDPI AG, Klybeckstrasse 64, 4057 Basel, Switzerland.
E’ Guest Editor dello special issue Anti-Adhesive Surfaces, della rivista Coatings IF. 2.350, MDPI
AG, Klybeckstrasse 64, 4057 Basel, Switzerland.
E’ Guest Editor dello special issue Biomimetic surfaces, della rivista Technologies, MDPI AG,
Klybeckstrasse 64, 4057 Basel, Switzerland.
E’ Guest Editor dello special issue Viscoelastic Solids: Mechanical Behaviour, Contact Mechanics,
Fracture and Wear, della rivista Applied Science IF. 1.726, MDPI AG, Klybeckstrasse 64, 4057
Basel, Switzerland.
E’ Guest Editor dello special issue Micro- and Nano-Structured Bio-Inspired Surfaces, della rivista
Biomimetics MDPI AG, Klybeckstrasse 64, 4057 Basel, Switzerland.
E’ Membro del Editorial Board of Tribology International, I.F. 2.903 per l’anno 2016,
Elsevier
E’ stato Co-Editor in Chief del Open Mechanics Journal, Bentham Science Publishers Ltd
E’ Membro dell’editorial board della rivista ISRN Tribology, The International Scholarly
Research Network
E’ Membro dell’editorial board della rivista Biomimetics MDPI AG, Klybeckstrasse 64, 4057
Basel, Switzerland
Referee di importanti riviste ed associazioni internazionali tra cui
1. The Journal of the Mechanics and Physics of Solids
2. International Journal of Vehicle Design
3. Mechanism and Machine Theory
4. European Journal of Mechanics A/Solids
5. Journal of Engineering Mathematics
6. International Journal of Solids & Structures
7. Journal of Powertrain
8. Langmuir
9. IEEE/ASME Transanction Mechatronics
10. ASME Journal of Mechanical Design
11. Journal of Mechanics of Materials and Structures
12. The Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D, Journal of Automobile Engineering
13. Lubrication Science
14. Structural Engineering and Mechanics
15. Mechanics Research Communications
16. EPL
17. Journal of Physics Condensed Matter
18. Applied Surface Science
19. Journal of Testing and Evaluation
20. Chinese Physics B (CPB)
21. Chinese Physics Letters (CPL)
622. Biomechanics and Modeling in Mechanobiology
23. Soft Matter
24. Theoretical & Applied Mechanics Letters
25. Society of Automotive Engineers International
26. Naturwissenschaften
27. Journal of Zhejiang University-SCIENCE A
28. Energy & Environmental Science
29. Physical Review E
30. Journal of the Royal Society Interface
31. Physical Review Letter
32. ASME IMECE congress
33. Tribology Letters
34. ASME Journal of Tribology
35. Physics Letters A
36. Advanced Engineering Materials
37. Tribology International
38. Advanced Functional Materials
39. Microfluidics and Nanofluidics
40. Proceedings of Royal Society A
41. Journal of Materials Chemistry A
42. Engineering Fracture Mechanics
43. Beilstein Journal of Nanotechnology
44. Materials - Open Access Materials Science Journal
45. Journal of Applied Physiscs
46. Interface Focus – Royal Society
47. Wind Energy.
48. Journal of Micromechanics and Microengineering.
49. Physical Review X
50. Scientific Reports – Nature
51. Proceedings of iMeche Part C: Journal of Mechanical Engineering Science
52. The Journal of Chemical Physics
53. ACS Nano
54. Bioinspiration & Biomimetics
55. Optics and Laser Technology
56. Acta Mechanica Sinica
57. Journal of Theoretical and Applied Physics
58. Smart Materials and Structures
59. Journal of Engineering Manufacturing
60. Chaos Solitons & Fractals
61. Materials & Design
62. Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering.
2017 – E’ stato Organizzatore della Seconda Edizione della Scuola Estiva di Tribologia
dell’Associazione Italiana di Tribologia tenutasi a Salerno dal 28/8/2017 al 01/9/2017.
2017 - E’ stato Organizzatore del MiniSimposio “Rivestimenti per applicazioni tribologiche:
modellazione e caratterizzazione”, AIMETA 2017 Conference, Salerno 4-7 settembre 2017.
2013 - E’ stato Track Organizer of the World Tribology Congress 2013 for the Topic
“Biomimetics”. The congress will be Held in Turin (Italy) Sept. 8-13, 2013.
2013 - E’ stato organizzatore del mini-simposio “Superifici super-idrofobe e processi di
nucleazione eterogenea” del XXI congresso della Associazione Italiana di Meccanica Teorica e
Applicata (AIMETA 2013) 17-20 settembre 2013, Torino – Italy
7 2010 - E’ stato componente del Comitato Scientifico (International Programme Committee)
per il Congresso Internazionale “CVT-Hybrid International Conference 2010 – CVT for the
next decade” 17-19 novembre 2010, Maastricht (Paesi Bassi).
2010 - E’ stato Editore Associato (Associate Editor) del Congresso Internazionale “CVT-
Hybrid International Conference 2010 – CVT for the next decade” 17-19 novembre 2010,
Maastricht (Paesi Bassi).
2010 -E’ stato co-direttore del comitato scientifico e organizzativo del Workshop on
“Understanding Adhesion: from Nature to man-made devices” nell’ambito delle attività
FANAS della European Science Foundation, Alberobello (IT), 10-11 Maggio 2010
2010 - E’ stato direttore scientifico e organizzatore del 2° workshop Tribologia e industria,
18 - 19 Maggio 2010, I Facoltà Ingegneria - Politecnico di Bari (BARI)
Attività in qualità di valutatore e revisore
E’ Revisore dell’ANVUR per la Valutazione della Qualità della Ricerca (VQR) 2011-2014.
E’ Membro dell’albo dei revisori del MIUR
E’ Membro del panel dei revisori della Commissione Europea per la valutazione dei progetti
H2020.
2015 Revisore di progetti di ricerca per la BSF (United States-Israel Binational Science
Foundation)
2014 Revisore di progetti di ricerca per la IWT - the Agency for Innovation by Science and
Technology in Flanders ( http://www.iwt.be/english/welcome )
2012-2014 Revisore nell’ambito del Progetto Bandiera: La fabbrica del futuro.
2008-2010 Revisore dei progetti del programma internazionale di scambio di ricercatori tra le
Università Italiane e Tedesco: PROGRAMMA VIGONI
Premi e lavori pubblicati su invito dell’editorial board di riviste scientifiche, di libri e di
conferenze internazionali
2018 – Plenary Lecture: Giuseppe Carbone, Stepless transmissions: modelling and
experiments, International Automotive Conference OTEKON 2018, 7-8 May 2018, Bursa,
Turchia.
2017 – Keynote Lecture: Giuseppe Carbone: Modelling contact mechanics of rough surfaces,
Micro/Nanoscale Models for Tribology, Lorentz Center, 30 Jan.– 3 Feb. 2017, Leiden (NL).
2016 – Keynote Lecture: Criticality and collective intelligence in human groups, The Network Science
of Squads, December 3-5, 2016, Denton (USA).
2016 – Invited Talk: YILDIZ A., PICCININNI A., BOTTIGLIONE F., CARBONE G.,
Testing the CMM model of chain-CVT transmissions in steady-state and shifting conditions, International
Conference “CVT in automotive applications - Set screws for better efficiency”,
Friedrichshafen (Germania) 21-22 June 2016.
2015 – Invited Talk: CARBONE G., Contact, lubrication and friction of microstructured and rough
surfaces, Bari Automotive Summer School, 25 settembre 2015, Bari – Italy.
2015 - Invited Paper: BOTTIGLIONE F., DI MUNDO R., SORIA L., CARBONE G.,
Wenzel to Cassie Transition in Superhydrophobic Randomly Rough Surfaces, Nanoscience and
Nanotechnology Letters 7(1), 74-78, doi: 10.1166/nnl.2015.1922, (2015)
2014 - Soft Matter Hot Paper: AFFERRANTE L., CARBONE G., The effect of drop volume and
micropillar shape on the apparent contact angle of ordered microstructured surfaces, Soft Matter, 10 (22),
3906-14, DOI: 10.1039/C3SM53104J, (2014).
2014 - Invited Paper: PUTIGNANO C., LE ROUZIC J., REDDYHOFF T., CARBONE G.,
DINI D., A Theoretical and Experimental Study of Viscoelastic Rolling Contacts Incorporating Thermal
Effects, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part J: Journal of Engineering
Tribology, invited paper doi: 10.1177/1350650114530681 (2014).
8 2014 - Invited Talk: CARBONE G., PIERRO E. CONTURSI T., Superior adhesion of micro-
structured surfaces made of a regular array of mushroom-shaped micropillars, BIT's 3rd Annual World
Congress of Advanced Materials-2014 (WCAM-2014), Chongqing, China, 6-8 June, 2014.
2014 - Invited Talk: CARBONE G., Predicting shape and contact angle of drops on superhydrophobic
Surfaces: an effective medium approach, Superhydrophobility, bubble stability, and heterogeneous
nucleation, Roma 25-27, giugno 2014.
2013 – Invited Talk: CARBONE G., The Double Roller Full Toroidal Variator: A New Transmission
For Fuel Saving, XII International CTI Symposium, December 2013, Berlin.
2013 - Invited Talk: CARBONE G., Friction in viscoelastic materials: a numerical approach, XCIX
Congresso della Società Italiana di Fisica, Trieste 23-27, settembre 2013.
2013 - Invited Paper: AFFERRANTE L., CARBONE G., The mechanisms of detachment of
mushroom-shaped micro-pillars: from defect propagation to membrane peeling, Macromolecular Reaction
Engineering, DOI: 10.1002/mren.201300125, (2013).
2013 - Invited Paper: CARBONE G., PIERRO E., A review of adhesion mechanisms of mushroom-
shaped microstructured adhesives, Meccanica, 48 (8), 1819-1833, doi: 10.1007/s11012-013-9724-9,
(2013).
2012 - Invited Paper: G. CARBONE, E. PIERRO: The influence of the fractal dimension of rough
surfaces on the adhesion of elastic materials, Journal of Adhesion Science and Technology
doi:10.1163/156856111X623140, (2012)
2011 - Invited Keynote Lecture: CARBONE G., PIERRO E., GORB S., Superlative adhesion
of mushroom shaped microstructured surfaces, XX Congresso AIMETA, Bologna – Italy (2011)
2011 - Invited Talk: CARBONE G., BOTTIGLIONE F., The Super-hydroprepellence of fractal
surfaces, Joint ICTP-FANAS, at the Joint ICTP-FANAS Conference on Trends In
Nanotribology, 12 - 16 September 2011, International Center of Theoretical Physics (ICTP),
Miramare, Trieste, Italy
2011 - Invited Paper: G. CARBONE, AND F. BOTTIGLIONE: Contact mechanics of rough
surfaces: a comparison between theories, Meccanica, 46 (3), 557-565 DOI: 10.1007/s11012-010-
9315-y, (2011)
2010 - Invited Plenary Lecture : G. CARBONE: Modelling belt and chain CVTs - traction, slip,
and shift performance, 2010 International Conference on Continuously Variable and Hybrid
Transmissions” MECC conference centre in the historic town of Maastricht, The Netherlands
(NL), November 17 – 19, 2010.
2010 - Invited Paper: M. SCARAGGI, L. DE NOVELLIS, G. CARBONE, EHL-Squeeze in
High Loaded Contacts: The Case of Chain CVT Transmissions, Strojniški vestnik - Journal of
Mechanical Engineering, 56 (4), 253-260, (2010).
2010 - Invited Contribution: M. SCARAGGI, G. CARBONE, Mixed Lubrication in High
Loaded Squeeze Contacts, Technische Akademie Esslingen, 17th International Colloquium
Tribology, 19 – 21 January 2010.
2007 - Invited Book Chapter: G. CARBONE, L. MANGIALARDI, Contact mechanics, adhesion
and friction of rubber materials, Editors R. Buzio & U. Valbusa in Advances in Contact Mechanics:
Implications for Materials Science, Engineering & Biology, Research Signpost (2007).
Seminari e lezioni tenuti su invito presso Istituzioni di Ricerca Italiane ed Estere
2015 - Lecture on “Contact mechanics and friction of viscoelastic materials” Università di
Napoli “Federico II”, 12 Nov. 2015.
2013 - Lecture on “Biomimetics: A powerful tool to design super-adhesives and ultra-hydrophobic self-
cleaning surfaces”, Università di Cassino e del Lazio Meridionale, Cassino-Italy, 18 Feb. 2013.
2012 - Lecture on “Contact Behavior Of Bio-Inspired Microstructured Surfaces”, University of Kiel,
Germany 21-02-2012
2012 - Lecture, Carbone G., “Tribological Aspects of Micro-Structured and Rough Surfaces”,
University of Modena – Reggio Emilia, 24 Feb. 2012.
9 2011 - Lecture, Carbone G., “Modelling chain CVTs and Toroidal traction drives: traction, slip, and
shift performance”, University of Surrey, Guildford, UK, Oct. 2011.
2011 - Lecture, Carbone G., “Recent trends in wet, dry and lubricated contacts”, Imperial College
London, UK, Oct. 2011.
2010 - Lecture, presso l’Istituto Italiano di Tecnologia - The Center for Biomolecular
Nanotechnologies of IIT@UniLe, dal titolo: Tribological Aspects of Wet and Dry contacts, Dicembre
2010.
2009 - Lecture, presso l’Università di Trento dal titolo: Contact mechanics, adhesion and friction of
soft materials, settembre 2009
2008 - Lecture, presso il Dipartimento di Chimica della Università di Bari dal titolo: Super-
hydrophobic properties of wavy surfaces, giugno 2008
2005 - Democritos Seminar tenuto presso la Scuola Superiore di Studi Avanzati di Trieste
(SISSA) dal titolo Adhesion and Friction of Rubber, agosto 2005.
2005-2008 – diverse Lectures sono state tenute presso la Eindhoven University of Technology su
argomenti relativi ai V-belt CVTs and Toroidal traction drives nel periodo 2005-2008
Seminari tenuti su invito presso aziende ed enti privati
2012 - Seminario on “Tecnologie ispirate dalla natura: la BIOMIMETICA”, ICAM
15/11/2012 seminario organizzato da ILO-Politecnico di Bari.
2005 al 2008 – numerosi Seminari presso la Gear Chain Industrial (GCI) - Neunen (Paesi
Bassi) con la quale sono peraltro attive delle strette collaborazioni di ricerca.
2003 – Seminario presso Van Doorne Transmissie – Bosch di Tilburg (Paesi Bassi) leader
mondiale nella produzione dei CVT a cinghia metallica (tipo Van Doorne), 2003.
Tutor di progetti di dottorato
2017 – PhD Project “Modelling fluid-structure vibroacustic response of a diapason for gas detection sensors”
2017 – PhD Project “Emergence of intelligence in swarms”
2016 – PhD Project “Fabrication and Frictional Characterization laser textured micro-textured surfaces”
2014 – PhD Project “Emergence and exploitation of collective intelligence of groups.”
2013 – PhD Project “Numerical simulation of hydrodynamic lubrication in micro-textured surfaces.”
2013 – PhD Project “Adhesion and friction in periodic contacts of elastic and viscoelastic layers.”
2013 – PhD Project “Mechanical behavior of atomic force microscope for the characterization of extremely
soft materials”
2012 – PhD Project “Nanotechnologies for the building envelope Nanotechnologies for the Building
Envelope: Investigation and Evaluation of Structural Color of Aluminum doped Zinc Oxide (AZO) and
Aluminum doped Zinc Oxide Tungsten Trioxide (AZO/WO3) Thin Films on Stainless Steel AISI 316L
and Titanium ASTM CP”
2010 – PhD Project “Contact mechanics of rough elastic and viscoelastic solids”
2010 – PhD Project “Experimental investigation of defect propagation in viscoelastic materials”
2007 – PhD Project “Contact and friction modelling of randomly rough surfaces”
2007 – PhD Project “Traction and efficiency modelling of CVT transmissions”
Tesi di Laurea
Il prof. Carbone è stato relatore o correlatore di circa 250 tesi.
Compiti Istituzionali
Da Ottobre 2017 è Delegato del Rettore per le tematiche relative alla Terza Missione di
Politecnico
10 Da Aprile 2016 Componente del gruppo interistituzionale per la definizione di una proposta
innovativa di legge regionale in materia di alta formazione e diritto allo studio universitario, del
Regione Puglia. Deliberazione della Giunta Regionale n.499 del 19/04/2016 del Registro delle
Deliberazioni.
Da Giugno 2016 Componente della commissione statuto del Politecnico di Bari.
Dal 2015 Delegato del Rettore per l’Analisi e l’ottimizzazione degli indicatori strategici di Ateneo
Dal 2015 Membro del Consiglio della Scuola di Dottorato del Politecnico di Bari
Dal 2013 Delegato del Rettore per la Ricerca Scientifica e il Trasferimento Tecnologico
Dal 2010 Fondatore e Responsabile Scientifico del laboratorio di Tribologia (TriboLAB)
http://tribolab.poliba.it presso il Politecnico di Bari
Dal 2011 componente del Collegio dei Docenti del Dottorato di Ricerca in Ingegneria
Meccanica e Gestionale.
Dal 2010-2012 componente del Collegio dei Docenti del Dottorato di Ricerca in Ingegneria
Meccanica del Politecnico di Bari XXVI ciclo
Dal 2009-2011 componente del Collegio dei Docenti del Dottorato di Ricerca in Progettazione
Meccanica e Biomeccanica del Politecnico di Bari XXV
Dal 2009-2011 è componente del Collegio dei Docenti del Dottorato di Ricerca in Ingegneria
delle Macchine del Politecnico di Bari XXV ciclo
E’ componente dello staff di ricerca del Centro di Eccellenza in Meccanica Computazionale
CEMeC il cui Principal Investigator e’ il Prof. Michele Napolitano del Politecnico di Bari.
Dal 2007 al 2012 coordinatore ERASMUS del Politecnico di Bari per l’area di Ingegneria
Meccanica
Principali progetti di ricerca e finanziamenti
2016 – responsabile scientifico progetto ESI, “Studio reologico finalizzato alla modellazione
dei fenomeni d’attrito, usura e delle fughe, che si sviluppano nel caso di funzionamento di
valvole”, 20k€ + VAT
2016 – responsabile scientifico progetto ARGOTRACTORS “Attività di modellazione di
una linea di trasmissione con variazione continua di velocità (CVT) per trattrice agricola di tipo
frutteto”, 80k€ + VAT
2016 – responsabile scientifico progetto BOSCH “Fabbricazione e caratterizzazione del
comportamento tribologico di superfici microstrutturate al laser”, 40k€ + VAT
2015 – responsabile scientifico insieme al dott. Ancona della una unità di ricerca CNR-
Politecnico di Bari–Università nell’ambito del Progetto Europeo “Marie Sklodowska-Curie”
intitolato “LASER4FUN”. Il progetto finanziato per un totale di 3.5M€ coinvolge 10 unità di
ricerca sia pubbliche che private: CNR-IFN (con il coinvolgimento del Politecnico e
dell’Università di Bari), l’Istituto Fraunhofer-IWS di Dresda (Germania), l'Università di Twente
(Paesi Bassi), il Politecnico di Madrid (Spagna), l’Università di Birmingham (Regno Unito),
l’Istituto Leibniz per la Ricerca sui Polimeri (Germania). I partner industriali del progetto sono
BSH Electrodomésticos (Spagna), il Centro Tecnologico di Ottica e Laser Alphanov (Francia),
Robert Bosch GmbH (Germania) e Airbus (Germania). Il finanziamento della unità di ricerca
di Bari ammonta a circa 252k€.
2012 - coordinatore di una unità di ricerca del Progetto di Ricerca "INNOVHEAD -
tecnologie innovative per riduzione emissioni, consumi e costi operativi di motori heavy duty"
PON Ricerca e Competitività 2007-2013, finanziametno dell’unità di ricerca 193000€
2011 - coordinatore di una unità di ricerca del Progetto di Ricerca "Elettronica di controllo,
sistema d'iniezione, strategie di combustione, sensoristica avanzata e tecnologie di processo
innovativi per motori diesel a basse emissioni inquinanti", PON Ricerca e Competitività 2007-
2013, finanziamento dell’unità di ricerca 93000€
2012 - coordinatore del progetto di ricerca “Wirewooling”. Il progetto ha una durata di 4 mesi
ed è stato finanziato dall’azienda Nuovo Pignone per un totale di 24000 € + IVA.
11 2010 - coordinatore del progetto di ricerca “Caratterizzazione tribologica di materiali compositi e
ceramici”. Il progetto ha una durata di 4 mesi ed è stato finanziato dall’azienda Nuovo Pignone
per un totale di 37000 € + IVA..
2009 - coordinatore di una unità di ricerca del Progetto di Ricerca Industriale connesso con
la Strategia realizzativa elaborata dal Distretto Tecnologico della Meccatronica dal titolo
“Modelli Innovativi per Sistemi Meccatronici”, previsto nell’ambito dell’APQ Ricerca III Atto
Integrativo (Progetti Meccatronica DM01) della Regione Puglia. Il progetto è stato finanziato
dalla Regione Puglia per un totale di 1.500.000 € di cui 130.000 € gestiti dall’unità di ricerca.
2008 – coordinatore di una unità di ricerca del progetto di ricerca nell’ambito dell’avviso
pubblico della Regione Puglia (Bollettino Ufficiale della Regione Puglia -12/02/2008): invito alla
presentazione di proposte progettuali relative alla costituzione di reti di laboratori pubblici di ricerca. Il progetto
dal titolo “Tecniche di Ricerca Avanzate per lo Studio e l’implementazione della FORMAtura con mezzi
flessibili di Leghe Leggere tramite l’utilizzo di superfici ad attrito controllato e lamiere saldate di differente
spessore (TRASFORMA)” finanziato per un budget totale di 2.436.000 €, è costituito da quattro
unità si ricerca, di cui due del Politecnico di Bari, una del CNR-Bari, e la quarte della Università
degli Studi del Salento. In particolare l’unita di ricerca coordinata dal Dr. Carbone incentrata
sulla costituzione di un laboratorio di tribologia ha ricevuto un budget di 500k€.
2008 –promotore e componente del progetto di ricerca Europeo dal titolo “An Integrated
Framework for Engineering Bio-Mimetic Adhesive Interface” finanziato dalla European Science
Foundation tramite le singole agenzie nazionali quali il CNR per l’Italia. Il progetto prevede la
partecipazione delle seguenti istituzioni di ricerca Europee: 1) lo Juelich Research Centre
(Germany), 2) il Max-Planck-Institut für Metallforschung Munich (Germany), 3) lo ESPCI
CNRS Paris (France), 4) la Bilkent University Bilkent (Turkey), 5) il Leibniz Institute for New
Materials Saarbruecken (Germany), 6) la Université de Mons-Hainaut Laboratoire de
PhysicoChimie des Polymères Mons (Belgium), 7) il Laboratory of Nanometallurgy ETH
Zurich Zurich (Switzerland) e 8) il CNR che coordina il progetto.
2007 - coordinatore del progetto di ricerca “Metal chain CVT efficiency and traction performances. Il
progetto ha una durata di 3 anni ed è stato finanziato dall’azienda Gear Chain Industrial B.V.
Neunen – Paesi Bassi per un totale di 66000 €. Il progetto di ricerca coinvolge anche la JTEKT
– Corporation (Toyota) - Giappone.
2007 - componente del progetto di ricerca dal titolo “Modal Testing Techniques Utilized for the
Development and the Improvement of Industrial Products” finanziato dalla Regione Puglia per un totale
of 155.000 €. Il progetto è coordinato dal prof. Mangialardi del Politecnico di Bari e coinvolge
i partner industriali DIAMEC and MERMEC.
2007 - componente del progetto di ricerca dal titolo “Ottimizzazione dei prestazioni e delle perdite
nei nastri trasportatori” finanziato dalla Regione Puglia per un totale di 150.000 €. Il progetto è
coordinato dal Prof. Mantriota del Politecnico di Bari and coinvolge il partener idustraile
METALBLOK s.r.l. (TA).
2007 - componente del progetto di ricerca dal titolo “Riduzione dell’inquinamento da Rumore e
Vibrazioni di un martello idraulico” finanziato dalla Regione Puglia per un totale di 180.000 €. Il
progetto è coordinato dal Prof. Mangialardi del Politecnico di Bari e coinvolge il partner
industriale PROMOVE s.r.l. di Molfetta (BA)
2005 - componente dell’unità di ricerca del Politecnico di Bari nel Progetto di Rilevante
Interesse Nazionale (PRIN), finanziato per un totale di 126.616 €, dal titolo “L'innovazione delle
trasmissioni meccaniche per la riduzione dei consumi energetici”. Il progetto, coordinato a livello nazionale
dal Prof. Luigi Mangialardi, coinvolge 5 Unità di Ricerca (Politecnico di Bari, Università di
Firenze, Università di Palermo, Università di Roma “Tor Vergata” e Politecnico di Torino).
2002 - componente dell’unità di ricerca del Politecnico di Bari nel Progetto di Rilevante
Interesse Nazionale (PRIN), finanziato per un totale di 270.400 €, dal titolo “L'innovazione delle
trasmissioni meccaniche per l'integrazione in sistemi meccanici complessi ed il miglioramento delle prestazioni
complessive”. Il progetto, coordinato a livello nazionale dal Prof. Luigi Mangialardi, ha coinvolto
126 Unità di Ricerca (Politecnico di Bari, Università di Firenze, Università di Roma “La Sapienza”,
Università di Palermo, Università di Roma “Tor Vergata” e Politecnico di Torino).
2000 - componente dell’unità di ricerca del Politecnico di Bari nel Progetto di Rilevante
Interesse Nazionale (PRIN), finanziato per un totale di 409.000.000 £ (211.231 €), dal titolo
“L'innovazione nelle trasmissioni meccaniche per il miglioramento delle loro prestazioni”. Il progetto,
coordinato a livello nazionale dal Prof. Luigi Mangialardi, ha coinvolto 6 Unità di Ricerca
(Politecnico di Bari, Università della Basilicata, Università di Roma “La Sapienza”, Università
di Palermo, Università di Roma “Tor Vergata” e Politecnico di Torino).
Risultati ottenuti nel trasferimento tecnologico in termini di partecipazione alla creazione di
nuove imprese (spin off), sviluppo, impiego e commercializzazione di brevetti
Dal 31/03/2008 Socio Fondatore dello Spin-Off del Politecnico di Bari "PoliMech s.r.l. -
Strutture Meccaniche Innovative". L'attività di PoliMech consiste prevalentemente nel
trasferimento tecnologico di conoscenze e tecnologie ottenute come risultato di ricerche
scientifiche condotte prevalentemente nell'ambito della tribologia, delle trasmissioni
meccaniche, della dinamica e delle vibrazioni. Numerose sono state le azioni dello spin-off in
questo senso. Tra tutte è opportuno ricordare le seguenti collaborazioni:
1. Bosch Tecnologie Diesel e Sistemi Frenanti S.P.A., per la quale sono stati sviluppati una
metodologia di calcolo ed un software per la identificazione di difettosità superficiale di
alberi non rilevabile al microscopio
2. Tre Tozzi Renewable Energy S.P.A che ha portato allo sviluppo di una metodologia di
calcolo e di un software per l'analisi del rischio da impatti di frammenti di pale eoliche in
wind power plants. Quest'ultima attività ha peraltro avuto come risultato una
pubblicazione molto recente sull'argomento: CARBONE G., AFFERRANTE L., A
novel probabilistic approach to assess the blade throw hazard of wind turbines,
Renewable Energy, 51, 474-481 doi: 10.1016/j.renene.2012.09.028, (2013).
3. ARGO Tractors per la quale è stato effettuato uno studio di efficienza e flussi di potenza
per una trasmissione IVT (infinitely variable transmission)per uso su mezzi agricoli.
13ATTIVITA’ DIDATTICA UNIVERSITARIA
L’attività didattica del DdR. Ing. Giuseppe Carbone è stata svolta nell’ambito delle discipline afferenti al
settore scientifico disciplinare ING-IND/13 “Meccanica Applicata alle Macchine”. In particolare i compiti
didattici possono essere sintetizzati come segue:
A.A. 1998 – 1999
Esercitazioni e attività di tutoraggio nell’ambito dei corsi di Meccanica Applicata alle Macchine
e Meccanica del Veicolo.
N.1 Cicli di Sostegno alla Didattica in Fondamenti di Meccanica Teorica ed Applicata” presso la
Facoltà di Ingegneria del Politecnico di Bari, Corso di Laurea in Ingegneria Elettrica.
A.A. 1999 – 2000
Esercitazioni e attività di tutoraggio nell’ambito dei corsi di Meccanica Applicata alle Macchine
e Meccanica del Veicolo.
Tutore per l’insegnamento di Fondamenti di Meccanica Applicata per il corso di Diploma
Teledidattico in Ingegneria Meccanica.
N.1 Cicli di Sostegno alla Didattica in Meccanica Applicata alle Macchine, presso la Facoltà di
Ingegneria del Politecnico di Bari, Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale.
A.A. 2000 – 2001
Esercitazioni e attività di tutoraggio nell’ambito dei corsi di Meccanica Applicata alle Macchine
e Meccanica del Veicolo.
Tutore per l’insegnamento di Fondamenti di Meccanica Applicata per il corso di Diploma
Teledidattico in Ingegneria Meccanica.
N.2 Cicli di Sostegno alla Didattica in Meccanica Applicata alle Macchine, presso la Facoltà di
Ingegneria I del Politecnico di Bari, Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale.
A.A. 2002 – 2003
Supplenza di Meccanica Applicata alle Macchine I Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale
N.O. (C.F.U. 6) – Politecnico di Bari.
A.A. 2003 – 2004
Supplenza di Elementi di Tribologia Corso di Laurea Specialistica in Ingegneria dei Materiali-
Facoltà di Ingegneria – Università di Lecce (C.F.U. 3);
Supplenza di Meccanica Applicata alle Macchine I Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale
N.O. (C.F.U. 6) – Politecnico di Bari.
Incarico di docenza per un corso di 12 ore sui Sistemi Frenanti nell’ambito del Master di secondo
livello “Specialisti in Ingegneria dell’automobile” – Università di Lecce;
A.A. 2004 – 2005
Supplenza di Meccanica Applicata alle Macchine I Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale
N.O. (C.F.U. 6) – Politecnico di Bari.
Supplenza di Elementi di Tribologia Corso di Laurea Specialistica in Ingegneria dei Materiali
– Facoltà di Ingegneria – Università di Lecce (C.F.U. 3).
A.A. 2005 – 2006
Supplenza di Meccanica Applicata alle Macchine I Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale
N.O. (C.F.U. 6) – Politecnico di Bari.
Supplenza di Dinamica e Simulazione dei Veicoli Corso di Laurea Specialistica in Ingegneria
Meccanica – Facoltà di Ingegneria – Politecnico di Bari (C.F.U. 6).
A.A. 2006 – 2007
Supplenza di Meccanica Applicata alle Macchine I, Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale
N.O. (C.F.U. 6) – Politecnico di Bari.
Supplenza di Dinamica e Simulazione dei Veicoli Corso di Laurea Specialistica in Ingegneria
Meccanica – Facoltà di Ingegneria – Politecnico di Bari (C.F.U. 6).
Supplenza di Progettazione Meccanica Fuzionale, Corso di Laurea Specialistica in Ingegneria
Meccanica – Facoltà di Ingegneria – Politecnico di Bari (C.F.U. 6).
14A.A. 2007 – 2008
Supplenza di Meccanica Applicata alle Macchine I, Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale
N.O. (C.F.U. 6) – Politecnico di Bari.
Supplenza di Dinamica e Simulazione dei Veicoli Corso di Laurea Specialistica in Ingegneria
Meccanica – Facoltà di Ingegneria – Politecnico di Bari (C.F.U. 6).
Supplenza di Progettazione Meccanica Fuzionale, Corso di Laurea Specialistica in Ingegneria
Meccanica – Facoltà di Ingegneria – Politecnico di Bari (C.F.U. 6).
A.A. 2008 – 2009
Supplenza di Meccanica Applicata alle Macchine I, Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale
(Ordinamento D.R: 509) (C.F.U. 6) – Politecnico di Bari.
Supplenza di Dinamica e Simulazione dei Veicoli Corso di Laurea Specialistica in Ingegneria
Meccanica – Facoltà di Ingegneria – Politecnico di Bari (C.F.U. 6).
Supplenza di Progettazione Meccanica Fuzionale, Corso di Laurea Specialistica in Ingegneria
Meccanica – Facoltà di Ingegneria – Politecnico di Bari (C.F.U. 6).
A.A. 2009 – 2010
Supplenza di Meccanica Applicata alle Macchine I, Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica
(Ordinamento D.R: 270) (C.F.U. 9) – Politecnico di Bari.
Supplenza di Dinamica e Simulazione dei Veicoli Corso di Laurea Specialistica in Ingegneria
Meccanica – Facoltà di Ingegneria – Politecnico di Bari (C.F.U. 6).
A.A. 2010 – 2011
Supplenza di Meccanica Applicata alle Macchine I, Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica
(Ordinamento D.R: 270) (C.F.U. 9) – Politecnico di Bari.
Supplenza di Dinamica e Simulazione dei Veicoli Corso di Laurea Specialistica in Ingegneria
Meccanica – Facoltà di Ingegneria – Politecnico di Bari (C.F.U. 6).
Supplenza di Elementi di Tribologia, Corso di Laurea Magistrale in Scienza e Tecnologia dei
Materiali – I Facoltà di Scienze – Università di Bari (C.F.U. 3).
A.A. 2011 – 2012
Supplenza di Meccanica Applicata alle Macchine II, Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria
Meccanica (Ordinamento D.R: 270) (C.F.U. 6) – Politecnico di Bari.
Corso di Elementi di Tribologia¸ Dottorato di Ricerca in Ingegneria Meccnaica,– I Facoltà di
Ingegneria – Politecnico di Bari (C.F.U. 3).
A.A. 2012 – 2013
Corso di Meccanica Applicata alle Macchine II, Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria
Meccanica (Ordinamento D.R: 270) (C.F.U. 6) – Politecnico di Bari.
Corso di Tribologia, Dottorato di Ricerca in Ingegneria Meccanica e Gestionale, Politecnico
di Bari (CFU 6)
A.A. 2013 – 2014
Corso di Meccanica Applicata alle Macchine II, Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria
Meccanica (Ordinamento D.R: 270) (C.F.U. 6) – Politecnico di Bari.
Corso di Meccanica Applicata alle Macchine I – modulo I, Corso di Laurea Triennale in
Ingegneria Meccanica (Ordinamento D.R: 270) (C.F.U. 6) – Politecnico di Bari.
Corso di Dinamica e Simulazione di Aeromobili, Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria
Meccanica (Ordinamento D.R: 270) (C.F.U. 6) – Politecnico di Bari.
Corso di Tribologia, Corso di Dottorato in Ingegneria Meccanica e Gestionale (C.F.U. 6),
Politecnico di Bari.
A.A. 2014 – 2015
Corso di Meccanica Applicata alle Macchine II, Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria
Meccanica (Ordinamento D.R: 270) (C.F.U. 6) – Politecnico di Bari.
15 Corso di Meccanica Applicata alle Macchine I – modulo I, Corso di Laurea Triennale in
Ingegneria Meccanica (Ordinamento D.R: 270) (C.F.U. 6) – Politecnico di Bari.
Corso di Dinamica e Simulazione di Aeromobili, Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria
Meccanica (Ordinamento D.R: 270) (C.F.U. 6) – Politecnico di Bari.
Corso di Tribologia, Corso di Dottorato in Ingegneria Meccanica e Gestionale (C.F.U. 6),
Politecnico di Bari.
A.A. 2015 – 2016
Corso di Meccanica Applicata alle Macchine II, Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria
Meccanica (Ordinamento D.R: 270) (C.F.U. 6) – Politecnico di Bari (Sede Bari).
Corso di Meccanica Applicata alle Macchine II, Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria
Meccanica (Ordinamento D.R: 270) (C.F.U. 6) – Politecnico di Bari (Sede Taranto).
Corso di Dinamica e Simulazione di Aeromobili, Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria
Meccanica (Ordinamento D.R: 270) (C.F.U. 6) – Politecnico di Bari.
A.A. 2016 – 2017
Corso di Meccanica Applicata alle Macchine II, Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria
Meccanica (Ordinamento D.R: 270) (C.F.U. 6) – Politecnico di Bari (Sede Bari).
Corso di Meccanica Applicata alle Macchine II, Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria
Meccanica (Ordinamento D.R: 270) (C.F.U. 6) – Politecnico di Bari (Sede Taranto).
Corso di Analytical Dynamics, Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Meccanica
(Ordinamento D.R: 270) (C.F.U. 6) – Politecnico di Bari.
16ATTIVITÀ SCIENTIFICA
TRIBOLOGIA
L’interazione tra superfici in contatto e in moto relativo è alla base di fenomeni quali attrito, adesione e
usura, che da secoli sono tra i più studiati nell’ambito delle scienze fisiche e dell’ingegneria. Essi
rappresentano una delle problematiche più importanti ai fini pratici in quanto influenzano
profondamente il comportamento meccanico, energetico di qualsiasi tipologia di macchina. Ancora oggi,
però, attrito, adesione e usura sono molto lontani dall’essere compresi nei loro aspetti fondamentali. Da
un punto di vista economico ciò costituisce una grave perdita se come è stato stimato (si veda Physics of
Sliding Friction - Nato Asi Series E, Applied Sciences, Vol 311) la mancanza di conoscenza nel campo
della tribologia produce nei soli Stati Uniti una perdita pari al 6% del PIL circa 420 mld $! La necessità di
una più approfondita comprensione di tale problematica ha determinato una notevole intensificazione
della ricerca in ambito tribologico negli ultimi 2-3 decenni, però, purtroppo, le tecniche che ci permettono
di controllare attrito e adesione sono, ancora oggi, basate su un approccio “trial and error”. Inoltre, lo
sviluppo delle micro- e nano- tecnologie, ha reso tale problematica ancora più sentita visto che al
decrescere delle dimensioni dei componenti elettro-meccanici le forze di volume diventano trascurabili
rispetto alle forze di interazione superficiale. A queste scale è, pertanto, assolutamente necessaria una
corretta descrizione di tali forze oltre che una migliore comprensione di quale sia l’influenza della
morfologia delle superfici sulle caratteristiche tribologiche del sistema. Sulla base di tali considerazioni il
DdR. G. Carbone, ha avviato a partire dal 2003 una intensa attività di ricerca in ambito tribologico che
brevemente verrà descritta nei paragrafi seguenti.
Attrito e isteresi adesiva
Lo scopo di questa ricerca è stato quello di studiare quale sia il contributo della isteresi adesiva nella
determinazione del coefficiente di attrito tra un materiale elastico e una superficie rugosa in moto relativo.
Oggetto di indagine è stato un sistema costituito da un blocco di materiale elastico (a basso modulo di
elasticità) in contatto adesivo (cioè in presenza di forze di van der Waals) con un substrato rigido a profilo
sinusoidale e in moto relativo rispetto a quest’ultimo. L’idea di base è stata quella di descrivere la zona
non in contatto come una cricca mobile con velocità costante. A causa delle perdite di energia dovute
all’isteresi adesiva l’energy release rate assume due valori diversi in corrispondenza degli apici della cricca. Il
flusso di energia persa per isteresi adesiva crea conseguentemente una resistenza al moto che viene letta
come forza di attrito tra le superfici. Questo contributo “adesivo” alle forze d’attrito, a cui si somma
quello generato dalle perdite viscoelastiche nel volume interno del materiale, può diventare importante
nel caso in cui le superfici a contatto siano sufficientemente rugose (ad esempio nel contatto tra
pneumatico e strada). In tal caso, infatti, l’area di effettivo contatto risulta molto più piccola di quella
nominale e il numero di zone “distaccate”, ciascuna assimilabile ad una cricca, diventa molto elevato
causando così un notevole incremento delle perdite di energia e del coefficiente di attrito.
Il problema trattato rientra nei problemi di tipo misto della teoria dell’elasticità. Esso è stato formulato
sul campo degli spostamenti a partire dall’equazione di Navier e ridotto alla forma di una dual series equation
dimostrandone anche l’equivalenza con una formulazione di tipo integrale di Freedholm di prima specie
a nucleo singolare con singolarità logaritmica. La formulazione in dual series ha permesso di risolvere di
fornire, risultato del tutto originale, una soluzione analitica e in forma chiusa del problema. Inoltre, la
possibilità di formulare il problema sottoforma di una equazione integrale di Freedholm di prima specie
è stata importante per gli ulteriori sviluppi della ricerca. Una formulazione integrale del problema è infatti
molto più “comoda” da un punto di vista numerico e permette di considerare anche geometrie di contatto
più generali e quindi più complicate.
17Meccanica del contatto in presenza di adesione
Attrito e adesione all’interfaccia tra due corpi in contatto sono come già si è avuto modo di osservare
legati in maniera cruciale alla effettiva area di contatto che si genera come risultato di una forza di chiusura
tra i due corpi. Il problema è talmente sentito che ancora oggi dopo circa 50 anni di attività di ricerca in
questo ambito non si è ancora giunti ad una chiara descrizione del contatto tra superfici rugose. L’attività
di ricerca è stata ulteriormente intensificata al livello internazionale e al momento due sono le teorie
disponibili per descrive il contatto elastico tra superfici rugose, la prima, basata sulla modellazione del
contatto a multiasperità, trova le sue origini nel 1957 con alcuni lavori importanti di Archard e viene affinata
da Greenwood and Williamson nel 1966 e Bush, Gibson e Thomas nel 1975, la seconda è stata invece
proposta dal Persson nel 2001. Le due teorie danno risultati simili per certi aspetti ma controversi per
altri. In particolare un ampio dibattito era presente nella comunità scientifica per stabilire quale dei due
approcci fosse più aderente alla realtà. Un contributo fondamentale della ricerca condotta è stato quello
di dimostrare che la presunta linearità tra area di effettivo contatto predetta dalle teorie a multiasperità
perde di validità già per aree di contatto pari a un milionesimo dell’area di contatto nominale, cosa che,
invece, diverse prove sperimentali o simulazioni full-numerical non sembrano confermare. Nel lavoro si
mostra, inoltre, che quando il range di lunghezze onda dello spettro di potenza del profilo rugoso diventa
molto esteso (cosa peraltro molto comune in pratica), pur mantenendo costante la rugosità rms della
superficie, le teorie multiasperity predicono un area di contatto che al limite tende a zero, cosa che, come
prima, non è confermata dagli esperimenti. La ricerca ha dimostrato quindi l’inadeguatezza di tali teorie
nella descrizione del contatto tra superfici rugose e al contempo hanno invece verificato che la teoria
proposta da Persson predice linearità tra area di contatto e carico applicato fino a valori di area di contatto
pari al 15-20% dell’area nominale in buon accordo con i risultati sperimentali.
I risultati ottenuti hanno suggerito di condurre ulteriori ricerche al fine di valutare l’influenza delle forze
di adesione di van deer Waals sull’estensione dell’effettiva area di contatto tra due solidi.
In tali ricerche ci si è occupati di studiare il contatto adesivo tra un corpo elastico a basso modulo di
elasticità e un substrato rugoso. Questa ricerca oltre a consentire di valutare, a seconda del tipo di rugosità
della superficie e dello spessore del blocco elastico a contatto con il substrato rugoso, l’estensione
dell’effettiva area di contatto, ha permesso anche di spiegare perché sperimentalmente viene osservato
che per “piccole” rugosità delle superfici, un incremento del valore rms di rugosità permette di migliorare
le caratteristiche di adesione. I lavori hanno, infatti, messo in evidenza che tale effetto di incremento
dell’adesione è il risultato dell’incremento dell’effettiva area di contatto ottenibile al “crescere” della rms
della rugosità prima che si manifestino distacchi localizzati tra i due solidi. E’ stato inoltre studiato il
contatto tra un corpo elastico di spessore finito e un substrato rugoso con rugosità frattale autoaffine. Lo
scopo dell’attività è stato, in questo caso, quello di valutare quale fosse l’influenza della dimensione frattale
della superficie e della geometria del corpo elastico, sulla estensione della effettiva area di contatto e sulle
capacità di adesione del sistema (descritte mediante la cosiddetta energia effettiva di adesione). E’ stato
mostrato che spessori sottili migliorano il comportamento adesivo in quanto essi riducono la quantità di
energia elastica immagazzinata e quindi l’effetto “repulsivo” che la stessa genera, benché se l’adesivo è
fortemente confinato può generarsi cavitazione con creazione di vuoti all’interno del materiale o
all’interfaccia, vuoti che possono portare alla rottura dell’adesivo. Si è dimostrato che il comportamento
adesivo del sistema risulta fortemente influenzato dalla dimensione frattale della superficie. Per
dimensioni frattali superiori a 2.5 l’estensione dell’area di contatto effettiva risulta enormemente ridotta;
mentre, per dimensioni frattali minori, condizioni di contatto completo si stabiliscono tra il corpo elastico
e la struttura “fine” del substrato. In tal caso l’area di contatto effettiva risulta molto meno ridotta e le
proprietà adesive risultano più elevate.
L’attività di ricerca condotta sugli adesivi ha fornito suggerimenti utili nella progettazione di nuovi adesivi
che mimano il comportamento di alcuni sistemi biologici quali ad esempio quello del Gekko gecko
(comunemente geco) che è in grado di arrampicarsi su qualsiasi superficie indipendentemente dalla
disposizione della stessa rispetto al piano orizzontale e indipendentemente dal tipo di rugosità che la
caratterizza. Alcuni biologi hanno mostrato che il “segreto” di tale incredibile capacità è da ricercarsi nella
struttura gerarchica della pelle che ricopre il palmo inferiore degli arti. Essa è infatti costituita da una
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